control de velocidad de los motores monofásicos

8/16/2019 Control de Velocidad de Los Motores Monofásicos

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Control de velocidad de los motores monofásicos

1. Resumen

En esta sesión se conoció los métodos de variación de velocidad de un motor

monofásico como uso de autotransformadores, variadores de frecuencia y otros; también

se comprobó que el método de la variación de frecuencia es el más eficiente para variar la

velocidad del motor monofásico.

2. Información teórica.

Hasta la llegada de los modernos controladores de estado sólido, los motores de

inducción no eran las máquinas adecuadas para aplicaciones que requerían considerable

control de velocidad. El rango normal de operación de un motor de inducción típico está

confinado a menos de 5 de desli!amiento y la variación de la velocidad en ese rango es

más o menos directamente proporcional a la carga sobre el e"e del motor. #un si el

desli!amiento fuera mayor, la eficiencia del motor sería muy pobre puesto que las

pérdidas en el cobre del rotor son directamente proporcionales al desli!amiento del motor.

$ara variar la velocidad de los motores monofásicos se dispone de las siguientes

técnicas%

• &ariar la frecuencia del estator.

•

'ambiar el n(mero de polos.• 'ambiar el volta"e aplicado al terminal

)a velocidad de un motor de inducción está dada por%

*onde fe es la frecuencia de líneas y $ es el n(mero de polos. $or tanto las (nicas

formas en que se puede variar la velocidad sincrónica de la máquina son cambiando la

frecuencia eléctrica y cambiando el n(mero de polos de la máquina. El control del

desli!amiento puede ser llevado a cabo bien sea variando la resistencia del rotor o

variando el volta"e en las terminales del motor.


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'ontrol del volta"e de línea.

Es el método más empleado para el control de la variación de velocidad

para motores monofásicos. $ara variar el volta"e aplicado al motor pueden

emplearse uno de estos tres métodos

Autotransformador (Variac): Es el método más costoso en el control de velocidad por

control del volta"e de línea. +n autotransformador es un transformador con un (nico

devanado que ace de primario y secundario. Hay autotransformadores en los que el

terminal a no es fi"o sino que se mueve mediante un cursor. Esto permite variar la relación

de transformación del autotransformador y, por lo tanto, obtener una tensión secundaria

variable a voluntad. Este tipo de autotransformadores se denomina variac y en ellos el

circuito magnético de cada fase suele tener forma de toro alrededor del cual se bobina el

arrollamiento que ace de primario y de secundario a la ve!. Este método es usado sólo

cuando es necesario acer un control de velocidad muy uniforme.

Tiristor de corriente alterna (TRIAC):. El -riac es un dispositivo semiconductor que

pertenece a la familia de los tiristores. El triac es en esencia la coneión de dos tiristores

en paralelo pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta. /ver

imagen0. El triac sólo se utili!a en corriente alterna y al igual que el tiristor, se dispara por

la compuerta. 'omo el triac funciona en corriente alterna, abrá una parte de la onda que

será positiva y otra negativa.

1uncionamiento% )a parte positiva de la onda /semiciclo positivo0 pasará por el

triac siempre y cuando aya abido una se2al de disparo en la compuerta, de esta

manera la corriente circulará de arriba acia aba"o /pasará por el tiristor que

apunta acia aba"o0, de igual manera% )a parte negativa de la onda /semiciclo

negativo0 pasará por el triac siempre y cuando aya abido una se2al de disparo

en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de aba"o acia arriba

/pasará por el tiristor que apunta acia arriba0. $ara ambos semiciclos la se2al de

disparo se obtiene de la misma patilla /la puerta o compuerta0. )o interesante es,

que se puede controlar el momento de disparo de esta patilla y así, controlar el

tiempo que cada tiristor estará en conducción. 3ecordar que un tiristor sólo

conduce cuando a sido disparada /activada0 la compuerta y entre sus terminales

ay un volta"e positivo de un valor mínimo para cada tiristor0. Entonces, si se

controla el tiempo que cada tiristor está en conducción, se puede controlar la

corriente que se entrega a una carga y por consiguiente la potencia que consume


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Resistencia en serie al motor: $uede insertarse una resistencia en serie con el

circuito del estator. Este es el método más barato de control de volta"e ,pero tiene

la desventa"a de que se pierde abundancia potencia en la resistencia ,lo cual

reduce la eficiencia total de la conversión de la potencia. Este método presenta la

venta"a de que se puede variar la velocidad sobre una amplia gama por deba"o de

la velocidad de sincronismo del rotor, sin embargo presenta el inconveniente de la

disminución considerable del rendimiento debido a las pérdidas de la resistencia

del rotor, además de que la regulación de velocidad es pobre.

'ambio del n(mero de polos.

Eisten dos métodos importantes para cambiar el n(mero de polos en un

motor de inducción% el método de polos consecuentes y los devanados de estator

m(ltiple. El método de polos consecuentes es antiguo /4670 y se basa en el

eco de que el n(mero de polos en los devanados estatóricos de un motor de

inducción se puede cambiar con facilidad en relación 8%4 con sólo efectuar simples

cambios en la coneión de las bobinas. 'omo método de control de velocidad sólo

puede utili!arse para producir velocidades relativamente fi"as /9::, 6::, 48:: ó

4:: r.p.m.0 para un motor de inducción cuya velocidad varía sólo ligeramente /del

8 al 0 desde vacío a plena carga. +n inconveniente del método de polos

consecuentes es que las velocidades obtenidas están en relación 8%4, y no se

pueden conseguir velocidades intermedias mediante los procedimientos de

conmutación. Este inconveniente queda superado mediante la utili!ación de dos

devanados independientes, cada cual creando un campo y un n(mero de polos

total independientes. $or e"emplo, si ablamos de un motor trifásico de dos

devanados, uno de ellos se bobina para cuatro polos, y el otro, para seis polos. *e

esta forma, el primer devanado producirá una velocidad elevada de 4:: r.p.m.,

mientras que el segundo, una ba"a de 48:: r.p.m. 'uando el principio del motor de

inducción de velocidad m(ltiple, de doble devanado, se combina con el método de

coneión de polos consecuentes, se obtiene un total de cuatro velocidades

síncronas /4::, 48::, 6:: y 9:: r.p.m.0. 'ontrol de la frecuencia eléctrica. )a manera más efectiva de controlar la

velocidad de un motor monofásico es variando la frecuencia usando un ciclo

convertidor. -radicionalmente la conversión #'#' se llevaba a cabo en dos

etapas% primero de #' < '* con un rectificador y luego de '* < #' mediante un

inversor. )os ciclo convertidores son circuitos dise2ados para llevar a cabo la


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conversión #'#' sin esas dos etapas, lo que eleva el rendimiento y reduce la

cantidad de componentes necesarios. )a aplicación típica de este circuito es en el

control de velocidad de motores síncronos y de inducción por medio de variación

de la frecuencia.

3. Instrumentos materiales.

! "ise#o e$%erimental reali&ación del e$%erimento.

=. control de

potencia -3>#'8. -acómetro4. ?ultímetro.

5. ciclo convertidor.@.#utotransformador


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4. 'onectar el motor monofásico a un autotransformador. -omar distintos valores de la

velocidad del rotor con respecto a distintos volta"es.

8. 'onectar el motor monofásico al -3>#' y tomar distintos valores de la velocidad del

rotor con respecto a diferentes rangos de acorte de onda senoidal.

=. 'onectar el motor monofásico al cicloconvertidor y tomar diferentes datos de la

velocidad del rotor para distintos valores de la frecuencia eléctrica.

'. "atos $%erimentales.

. Análisis* resultados discusión.

Ta+la 2

V R,-

75 4@6=

4:: 47=5

485 4755

45: 4795

475 477:

8:: 4775

88: 477

Ta+la 1

recuencia R,-

8.6: 9=

=6.@ 4:@8

@=.7: 4=:7

@5.96 4=99

@7 4@:

@6 4@95

5: 4@67


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#l anali!ar las tablas 4 y 8, observamos lo ineficientes que son las técnicas de

control de velocidad controlando el volta"e. -ambién, para diferentes recortes de onda del

-3>#' la variación de volta"e fue mínima.

$odemos percatarnos la gran precisión que muestra el control de velocidad controlando la

frecuencia, puesto que eiste una relación lineal entre la velocidad de sincronismo y la

frecuencia eléctrica.

/. Conclusiones.

Eisten diferentes métodos para variar la velocidad de un motor monofásico%

controlando el volta"e, controlando la frecuencia y controlando el n(mero de polos. El más

eficiente es el método que consiste en controlar la frecuencia eléctrica; siendo bastante

pobre el control de la velocidad con los otros métodos

control de velocidad de los motores monofásicos

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